近日，晶湛半导体在高电压氮化镓（GaN）功率器件领域取得重要进展。由晶湛半导体深度参与、联合香港大学张宇昊、汪涵教授课题组的研究成果，成功入选 2025 年 IEEE International Electron Devices Meeting（IEDM 2025）。
本次入选论文首次报道了一种增强型多通道单片集成 GaN 双向开关，在正、反两个极性下均实现5 kV 对称击穿电压，刷新了 GaN 单片双向器件的最高电压纪录，并实现了当前双向 GaN 器件中最优性能指标。
GaN 双向功率器件被认为将在 AI 数据中心、车载充电、光伏与储能逆变器等方向带来革命性变化。 随着新一代 AI 能源系统快速发展，双向器件已成为 AC 功率变换和新型电力架构的核心基础。然而，现有 GaN 双向器件电压长期受限于 650 V，严重制约了其在中高压场景中的应用。相比依赖多个单向器件反向串联的传统方案，单片集成双向器件的优势会随电压等级提升而持续放大，在芯片面积、寄生参数、系统复杂度和可靠性方面展现出不可替代的潜力。本次5 kV 单片 GaN 双向器件 的实现，为 GaN 技术迈入中压AC应用打开了关键突破口。
该器件基于6 英寸蓝宝石衬底五沟道 GaN 外延晶圆实现，多通道结构显著提升电流密度，并在将比导通电阻降至 20 mΩ·cm²。同时，引入双结终端扩展电场调控设计，实现5 kV高击穿电压。可靠性测试显示，在 1.7 kV、150°C 高温反向偏置（HTRB） 条件下，器件导通电阻漂移低于5%，动态 Ron 稳定性较单通道器件提升约30%，且对衬底偏压变化不敏感，展现出蓝宝石衬底多通道 GaN 结构的本征可靠性优势。
Fig. (a) 6英寸多沟道GaN外延材料; (b) 多沟道GaN单片双向器件；(c) 器件双向导通特性；(d) 器件双向承压特性。
面向未来，晶湛半导体将持续围绕多通道 GaN 外延和高电压功率器件推进协同创新，加速 GaN 技术在 AI 能源系统、新型电力电子与高可靠性应用中的规模化落地。
